对于足够大的N，真正最快的解决方案是下载一个预先计算的质数列表，将其存储为元组，并执行如下操作:

for pos,i in enumerate(primes):
    if i > N:
        print primes[:pos]

如果只有N >个质数[-1]，则计算更多的质数并将新列表保存在代码中，以便下次同样快。

要跳出思维定势。

从2021年的答案开始，我还没有发现二进制数组方法对10亿以下的质数有利。

但我可以用几个技巧将质数从2加速到接近x2:

使用numexpr库将numpy表达式转换为分配较少的紧循环 取代np。有更快的选择 以某种方式操作筛选的前9个元素，因此不需要改变数组的形状

总之，在我的机器上，质数< 10亿的时间从25秒变成了14.5秒

import numexpr as ne
import numpy as np

def primesfrom2to_numexpr(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """ Input n>=24, Returns a array of primes, 2 <= p < n + a few over"""
    sieve = np.zeros((n // 3 + (n % 6 == 2))//4+1, dtype=np.int32)
    ne.evaluate('sieve + 0x01010101', out=sieve)
    sieve = sieve.view('int8')
    #sieve = np.ones(n // 3 + (n % 6 == 2), dtype=np.bool_)
    sieve[0] = 0
    for i in np.arange(int(n ** 0.5) // 3 + 1):
        if sieve[i]:
            k = 3 * i + 1 | 1
            sieve[((k * k) // 3)::2 * k] = 0
            sieve[(k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 3::2 * k] = 0
    sieve[[0,8]] = 1
    result = np.flatnonzero(sieve)
    ne.evaluate('result * 3 + 1 + result%2', out=result)
    result[:9] = [2,3,5,7,11,13,17,19,23]
    return result

如果你接受itertools，但不接受numpy，这里有一个针对Python 3的rwh_primes2的改编版本，它在我的机器上运行速度大约是原来的两倍。唯一的实质性变化是使用bytearray而不是列表来表示布尔值，并使用压缩而不是列表推导来构建最终列表。(如果可以的话，我会把这句话作为moarningsun之类的评论。)

import itertools
izip = itertools.zip_longest
chain = itertools.chain.from_iterable
compress = itertools.compress
def rwh_primes2_python3(n):
    """ Input n>=6, Returns a list of primes, 2 <= p < n """
    zero = bytearray([False])
    size = n//3 + (n % 6 == 2)
    sieve = bytearray([True]) * size
    sieve[0] = False
    for i in range(int(n**0.5)//3+1):
      if sieve[i]:
        k=3*i+1|1
        start = (k*k+4*k-2*k*(i&1))//3
        sieve[(k*k)//3::2*k]=zero*((size - (k*k)//3 - 1) // (2 * k) + 1)
        sieve[  start ::2*k]=zero*((size -   start  - 1) // (2 * k) + 1)
    ans = [2,3]
    poss = chain(izip(*[range(i, n, 6) for i in (1,5)]))
    ans.extend(compress(poss, sieve))
    return ans

比较:

>>> timeit.timeit('primes.rwh_primes2(10**6)', setup='import primes', number=1)
0.0652179726976101
>>> timeit.timeit('primes.rwh_primes2_python3(10**6)', setup='import primes', number=1)
0.03267321276325674

and

>>> timeit.timeit('primes.rwh_primes2(10**8)', setup='import primes', number=1)
6.394284538007014
>>> timeit.timeit('primes.rwh_primes2_python3(10**8)', setup='import primes', number=1)
3.833829450302801

假设N < 9,080,191, Miller-Rabin's Primality检验的确定性实现

import sys

def miller_rabin_pass(a, n):
    d = n - 1
    s = 0
    while d % 2 == 0:
        d >>= 1
        s += 1

    a_to_power = pow(a, d, n)
    if a_to_power == 1:
        return True
    for i in range(s-1):
        if a_to_power == n - 1:
            return True
        a_to_power = (a_to_power * a_to_power) % n
    return a_to_power == n - 1


def miller_rabin(n):
    if n <= 2:
        return n == 2

    if n < 2_047:
        return miller_rabin_pass(2, n)

    return all(miller_rabin_pass(a, n) for a in (31, 73))


n = int(sys.argv[1])
primes = [2]
for p in range(3,n,2):
  if miller_rabin(p):
    primes.append(p)
print len(primes)

根据维基百科(http://en.wikipedia.org/wiki/Miller -Rabin_primality_test)上的文章，对于a = 37和73，测试N < 9,080,191足以判断N是否为合数。

我从原始米勒-拉宾测试的概率实现中改编了源代码:https://www.literateprograms.org/miller-rabin_primality_test__python_.html

这里有一个来自Python Cookbook的非常简洁的示例——该URL的最快版本是:

import itertools
def erat2( ):
    D = {  }
    yield 2
    for q in itertools.islice(itertools.count(3), 0, None, 2):
        p = D.pop(q, None)
        if p is None:
            D[q*q] = q
            yield q
        else:
            x = p + q
            while x in D or not (x&1):
                x += p
            D[x] = p

这就给出了

def get_primes_erat(n):
  return list(itertools.takewhile(lambda p: p<n, erat2()))

在shell提示符(正如我喜欢做的那样)中测量这段代码在pri.py中，我观察到:

$ python2.5 -mtimeit -s'import pri' 'pri.get_primes(1000000)'
10 loops, best of 3: 1.69 sec per loop
$ python2.5 -mtimeit -s'import pri' 'pri.get_primes_erat(1000000)'
10 loops, best of 3: 673 msec per loop

所以看起来食谱解决方案的速度是原来的两倍多。

对于Python 3

def rwh_primes2(n):
    correction = (n%6>1)
    n = {0:n,1:n-1,2:n+4,3:n+3,4:n+2,5:n+1}[n%6]
    sieve = [True] * (n//3)
    sieve[0] = False
    for i in range(int(n**0.5)//3+1):
      if sieve[i]:
        k=3*i+1|1
        sieve[      ((k*k)//3)      ::2*k]=[False]*((n//6-(k*k)//6-1)//k+1)
        sieve[(k*k+4*k-2*k*(i&1))//3::2*k]=[False]*((n//6-(k*k+4*k-2*k*(i&1))//6-1)//k+1)
    return [2,3] + [3*i+1|1 for i in range(1,n//3-correction) if sieve[i]]